JP2009143361A - Drive device for hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変速装置を備えたハイブリッド車両の駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device for a hybrid vehicle including a transmission.
内燃機関に加えて、電動機やモータジェネレータなどの動力源を備えるハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両では、内燃機関を可及的に高効率状態で運転する一方、駆動力やエンジンブレーキの過不足を電動機又はモータジェネレータで補う。 In addition to the internal combustion engine, a hybrid vehicle including a power source such as an electric motor or a motor generator is known. In a hybrid vehicle, an internal combustion engine is operated in a highly efficient state as much as possible, while excess or deficiency of driving force or engine brake is compensated by an electric motor or a motor generator.
近年、ハイブリッド自動車のさらなる高効率化達成のため、様々な検討がなされている。例えば、特許文献1に記載の回転体制御装置では、クラッチ機構として、クラッチ板にドグ歯を備えたドグクラッチ(噛み合いクラッチ)を導入し、同期側の一方のクラッチ板の回転数が被同期側の他方のクラッチ板の回転数まで近づくように、フィードフォワード制御し、その後、ドク歯の噛み合い位置が正確に係合するように、フィードバック制御することが試みられている。
In recent years, various studies have been made to achieve higher efficiency of hybrid vehicles. For example, in the rotating body control device described in
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、変速中に被同期側のクラッチ板の回転数が増加した場合には、同期側のクラッチ板の回転数を追従させることができなくなる恐れがある。
However, in the method described in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、変速中に被同期側のクラッチ板の回転数が増加した場合であっても、同期側のクラッチ板の回転数を追従させることが可能なハイブリッド車両の駆動装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. Even when the number of rotations of the synchronized clutch plate increases during a shift, the number of rotations of the synchronization side clutch plate is reduced. It is an object of the present invention to provide a drive device for a hybrid vehicle that can be followed.
本発明の1つの観点では、モータにより回転制御される第1の回転体と、前記第1の回転体と係合する第2の回転体と、を有するハイブリッド車両に適用され、前記第2の回転体の回転数を検出する回転数検出手段と、固定変速比モードにおいて、前記第1の回転体の回転数が前記第2の回転体の回転数となるように前記第1の回転体に所定トルクを発生させてフィードフォワード制御を行う制御手段と、を有するハイブリッド車両の駆動装置は、前記回転数検出手段により求められた前記第2の回転体の回転数に基づいて、前記第2の回転体の回転数の微分値を求める微分値算出手段と、前記微分値算出手段により求められた前記第2の回転体の回転数の微分値と、前記第1の回転体の慣性モーメントとに基づいて、前記所定トルクに加算されるフィードフォワード項トルクの値を求めるフィードフォワード項トルク算出手段と、前記フィードフォワード項トルク算出手段により求められた前記フィードフォワード項トルクを、前記所定トルクに加算する加算手段と、を備える。 One aspect of the present invention is applied to a hybrid vehicle having a first rotating body whose rotation is controlled by a motor and a second rotating body that engages with the first rotating body. In the fixed speed ratio mode, the first rotational body has a rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the rotational body, and the first rotational body has a rotational speed equal to that of the second rotational body. And a control unit that performs feed-forward control by generating a predetermined torque, the drive device for the hybrid vehicle, based on the rotation speed of the second rotating body determined by the rotation speed detection means. A differential value calculating means for obtaining a differential value of the rotational speed of the rotating body; a differential value of the rotational speed of the second rotating body determined by the differential value calculating means; and an inertia moment of the first rotating body. Based on the predetermined torque Comprising feed and forward term determining the value of the torque feed forward term torque calculation unit, said feed forward torque obtained by the feed-forward term torque calculating means, adding means for adding a predetermined torque, the being.
上記のハイブリッド車両の駆動装置は、モータにより回転制御される第1の回転体と、前記第1の回転体と係合する第2の回転体と、を有するハイブリッド車両に適用され、回転数検出手段と、制御手段と、を有する。回転数検出手段は、例えばエンコーダや速度演算器といった回転数センサである。制御手段は、例えば、コントローラであり、前記第1の回転体の回転数が、前記第2の回転体の回転数となるように前記第1の回転体に所定トルクを発生させてフィードフォワード制御を行う。ハイブリッド車両の駆動装置は、微分値算出手段と、フィードフォワード項トルク算出手段と、加算手段と、を備える。前記微分値算出手段は、前記第2の回転体の回転数の微分値を求める。前記フィードフォワード項トルク算出手段は、前記微分値算出手段により求められた前記第2の回転体の回転数の微分値と、前記第1の回転体の慣性モーメントとに基づいて、前記所定トルクに加算されるフィードフォワード項トルクの値を求める。前記加算手段は、前記所定トルクに前記フィードフォワード項トルクを加算する。このようにすることで、フィードフォワード制御時において、前記第2の回転体の回転数が変化した場合であっても、定常偏差を解消させることができ、前記第1の回転体の回転数を前記第2の回転体の回転数に追従させることができる。 The above hybrid vehicle drive device is applied to a hybrid vehicle having a first rotating body whose rotation is controlled by a motor, and a second rotating body that engages with the first rotating body, and detects the number of rotations. Means and control means. The rotation speed detection means is a rotation speed sensor such as an encoder or a speed calculator. The control means is, for example, a controller, and feedforward control is performed by generating a predetermined torque in the first rotating body so that the rotational speed of the first rotating body becomes the rotational speed of the second rotating body. I do. The drive device for a hybrid vehicle includes differential value calculation means, feedforward term torque calculation means, and addition means. The differential value calculation means obtains a differential value of the rotational speed of the second rotating body. The feed-forward term torque calculating means calculates the predetermined torque based on the differential value of the rotational speed of the second rotating body obtained by the differential value calculating means and the moment of inertia of the first rotating body. The value of the feed forward term torque to be added is obtained. The adding means adds the feedforward term torque to the predetermined torque. By doing in this way, at the time of feedforward control, even if it is a case where the rotation speed of the said 2nd rotary body changes, a steady-state deviation can be eliminated, and the rotation speed of the said 1st rotary body can be reduced. The number of rotations of the second rotating body can be made to follow.
上記のハイブリッド車両の駆動装置の他の一態様は、前記微分値算出手段は、前記回転数検出手段が故障している場合には、前記第1の回転体のトルクと、前記第2の回転体のトルクと、前記ハイブリッド車両の重量と、に基づいて、前記第2の回転体の回転数の微分値を求める。このようにすることで、前記回転数検出手段が故障している場合であっても、前記第2の回転体の回転数の微分値を推定することができる。 In another aspect of the hybrid vehicle drive device, the differential value calculation means may be configured such that the torque of the first rotating body and the second rotation when the rotation speed detection means is out of order. Based on the body torque and the weight of the hybrid vehicle, a differential value of the rotational speed of the second rotating body is obtained. By doing in this way, even if it is a case where the said rotation speed detection means is out of order, the differential value of the rotation speed of a said 2nd rotary body can be estimated.
モータにより回転制御される第1の回転体と、前記第1の回転体と係合する第2の回転体と、を有するハイブリッド車両に適用され、前記第2の回転体の回転数を検出する回転数検出手段と、固定変速比モードにおいて、前記第1の回転体の回転数が前記第2の回転体の回転数となるように前記第1の回転体に所定トルクを発生させてフィードフォワード制御を行う制御手段と、を有するハイブリッド車両の駆動装置は、前記回転数検出手段により求められた前記第2の回転体の回転数に基づいて、前記第2の回転体の回転数の微分値を求める微分値算出手段と、前記微分値算出手段により求められた前記第2の回転体の回転数の微分値と、前記第1の回転体の慣性モーメントとに基づいて、前記所定トルクに加算されるフィードフォワード項トルクの値を求めるフィードフォワード項トルク算出手段と、前記フィードフォワード項トルク算出手段により求められた前記フィードフォワード項トルクを、前記所定トルクに加算する加算手段と、を備える。このようにすることで、フィードフォワード制御時において、前記第2の回転体の回転数が変化した場合であっても、定常偏差を解消させることができ、前記第1の回転体の回転数を前記第2の回転体の回転数に追従させることができる。 The present invention is applied to a hybrid vehicle having a first rotating body whose rotation is controlled by a motor and a second rotating body engaged with the first rotating body, and detects the number of rotations of the second rotating body. In the rotation speed detection means and the fixed gear ratio mode, feed-forward is performed by generating a predetermined torque in the first rotating body so that the rotation speed of the first rotating body becomes the rotation speed of the second rotating body. And a control unit that performs control, wherein the driving device for the hybrid vehicle has a differential value of the rotational speed of the second rotating body based on the rotational speed of the second rotating body obtained by the rotational speed detecting means. Is added to the predetermined torque on the basis of the differential value calculating means for determining the differential value of the rotational speed of the second rotating body determined by the differential value calculating means and the moment of inertia of the first rotating body. Feed forward Comprising a feed-forward term torque calculating means for determining the value of the torque, the feed-forward term torque obtained by the feed-forward term torque calculating means, adding means for adding a predetermined torque, the. By doing in this way, even when the rotation speed of the second rotating body changes during feedforward control, the steady deviation can be eliminated, and the rotation speed of the first rotating body can be reduced. The number of rotations of the second rotating body can be followed.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明のハイブリッド車両の駆動装置の模式図を示している。 FIG. 1 is a schematic diagram of a drive device for a hybrid vehicle of the present invention.
図1に示すように、ハイブリッド車両の駆動装置は、モータMG1の回転位置を検出するエンコーダ20と、モータMG2の回転位置を検出するエンコーダ18と、電流制御回路22と、コントローラ24と、を備えている。エンコーダ18、20は、レゾルバなどにより構成することができる。なお、図1では、ハイブリッド車両に搭載されるモータMG1、MG2、クラッチ15も示している。
As shown in FIG. 1, the hybrid vehicle drive device includes an
電流制御回路22及びコントローラ24は、例えば、ECU(Electronic Control Unit)などにより実現される。電流制御回路22及びコントローラ24は、モータMG1に所定トルクを発生させてフィードフォワード制御して、モータMG2の回転数(目標回転数)に近づけた後、当該フィードフォワード制御から、フィードバック制御に切り替えて、モータMG1の回転位置を、モータMG2の回転位置(目標回転位置)に一致するように制御する。
The
図2は、クラッチ15の構成例を示す。図2では、クラッチ15は、一対のクラッチ板12、16を備えて構成される。一方のクラッチ板12はモータMG1と連結され、他方のクラッチ板16はモータMG2と連結される。従って、クラッチ板12の回転数とモータMG1の回転数は一致し、クラッチ板16の回転数とモータMG2の回転数は一致する。図2に示すクラッチ15は、ドグクラッチであるとした場合の例を示している。従って、クラッチ板12、16は、ドグ歯26を備えている。モータMG1と連結されたクラッチ板12は、図示しないアクチュエータなどにより、図中の矢印121及び122のように、軸方向に移動(ストローク)可能に構成されている。モータMG1と連結されたクラッチ板12を矢印121方向に移動させることにより、モータMG1と連結されたクラッチ板12のドグ歯26と、モータMG2と連結されたクラッチ板16のドグ歯26と、が係合して、クラッチ15をオン状態とする。また、モータMG1と連結されたクラッチ板12を矢印122方向に移動させることにより、モータMG1と連結されたクラッチ板12のドグ歯26と、モータMG2と連結されたクラッチ板16のドグ歯26と、の係合を開放して、クラッチ15をオフ状態とする。
FIG. 2 shows a configuration example of the
ここで、モータMG1と連結されたクラッチ板12のドグ歯26と、モータMG2と連結されたクラッチ板16のドグ歯26と、が噛み合い可能な状態で係合するには、まず、モータMG1の回転数をモータMG2の回転数に一致させる回転数同期制御が行われることが必要である。フィードフォワード制御では、この回転数同期制御が行われる。そして、更に、モータMG1の回転位置とモータMG2の回転位置とが一致すること、即ち、位置同期制御が行われることが必要である。フィードバック制御では、この位置同期制御が行われる。
Here, in order to engage the
本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、後に詳しく述べるが、フィードフォワード制御の際において、モータMG1に発生させるトルクとして、所定トルクに加え、モータMG2の回転数の微分値とクラッチ板12の慣性モーメントとに基づいて求められたトルク(以下では、「フィードフォワード項トルク」と称す)を発生させることとする。これにより、フィードフォワード制御中において、モータMG2の回転数が変化した場合であっても、モータMG1の回転数を追従させることができる。従って、クラッチ板12が本発明における第1の回転体として機能し、クラッチ板16が本発明における第2の回転体として機能する。
The hybrid vehicle drive device of the present invention will be described in detail later. In addition to a predetermined torque, a differential value of the rotational speed of the motor MG2 and a moment of inertia of the
ここで、ハイブリッド車両の駆動装置の具体例について述べる。本発明を適用可能なハイブリッド車両の駆動装置は、固定比変速装置を備えた、いわゆるマルチモードタイプのハイブリッド車両の駆動装置である。図3、図4に、マルチモードタイプのハイブリッド車両の駆動装置の例を示す。 Here, a specific example of a drive device for a hybrid vehicle will be described. A drive device for a hybrid vehicle to which the present invention is applicable is a drive device for a so-called multimode type hybrid vehicle including a fixed ratio transmission. 3 and 4 show an example of a drive device for a multi-mode type hybrid vehicle.
図3に示すハイブリッド車両の駆動装置は、主に、エンジン200と、モータMG1と、モータMG2と、動力分配機構300と、変速装置410と、動力遮断装置600と、を備える。
The hybrid vehicle drive device shown in FIG. 3 mainly includes an
動力分配機構300は、いわゆるダブルピニオン式の遊星歯車機構を含んで構成される。具体的には、動力分配機構300は、相互に同軸上に配置されたサンギヤ320と、リングギヤ310と、サンギヤ320に噛み合わされた第2ピニオンギヤ340と、この第2ピニオンギヤ340及びリングギヤ310に噛み合わされた第1ピニオンギヤ330と、第1ピニオンギヤ330及び第2ピニオンギヤ340を自転可能かつ公転可能に支持しているキャリア350とを有している。
The
エンジン200は、リングギヤ310と連結されており、エンジン200からの動力は、リングギヤ310に伝達される。また、モータMG2は、キャリア350を介して第1ピニオンギヤ330及び第2ピニオンギヤ340と連結されている。第1ピニオンギヤ330及び第2ピニオンギヤ340は、入力軸370と連結されている。モータMG1は、入力軸360と連結されている。入力軸360は、動力遮断装置600を介してサンギヤ320と連結されている。
変速装置410は、クラッチC1、C2を備えている。クラッチC1は、出力軸700と入力軸360との間の接続を制御し、クラッチC2は、出力軸700と入力軸370との間の接続を制御する。クラッチC1がオンにされることにより、入力軸360を介してモータMG1の出力が出力軸700に出力される。クラッチC2がオンにされることにより、入力軸370を介して、モータMG2の出力が出力軸700に出力される。出力軸700への出力を、モータMG2による出力からモータMG1による出力へ変化させることにより、固定変速比モードにおける変速が行われる。例えば、変速装置410は、クラッチC2がオンにされている状態(入力軸370を介してモータMG2の出力が出力軸700に出力されている状態)から、クラッチC1、C2の両方がオンにされている状態を経由して、クラッチC1がオンにされている状態(入力軸360を介してモータMG1の出力が出力軸700に出力されている状態)に切り替えることにより、変速を行う。この切り替え時に、クラッチC1における入力軸360と連結されたクラッチ板と、クラッチC2における入力軸370と連結されたクラッチ板と、の間で、回転数同期制御が行われる。従って、クラッチC1、C2は、図1におけるクラッチ15に対応する。具体的には、クラッチC1における入力軸360と連結されたクラッチ板が、クラッチ15におけるクラッチ板12に対応し、クラッチC2における入力軸370と連結されたクラッチ板と、クラッチC2における出力軸700と連結されたクラッチ板と、が、クラッチ15におけるクラッチ板16に対応する。
The
また、動力遮断装置600も、クラッチC3を備えている。クラッチC3は、入力軸360とサンギヤ320との間の接続を制御する。クラッチC3がオンにされることにより、モータMG1の出力がサンギヤ320に出力される。クラッチC3がオンにされる際にも、クラッチ板間の回転数同期制御が行われる。従って、クラッチC3も図1におけるクラッチ15に対応する。
The power shut-off
図4に、本発明を適用したハイブリッド車両の駆動装置の他の一例を示す。図4において、図3に示したのと同じ構成要素については、同じ番号を付して示すこととし、説明を省略する。 FIG. 4 shows another example of a drive device for a hybrid vehicle to which the present invention is applied. In FIG. 4, the same components as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図4に示すハイブリッド車両の駆動装置において、変速装置410は、1速ギヤ510と、2速ギヤ520と、3速ギヤ530と、4速ギヤ540と、を備えている。また、変速装置410は、クラッチ機構として、クラッチC4と、クラッチC5と、を備えている。クラッチC4は、クラッチ板420と、2速ギヤ520及び4速ギヤ540のぞれぞれと連結されたクラッチ板と、を備えている。クラッチC5は、クラッチ板430と、1速ギヤ510及び3速ギヤ53のそれぞれと連結されたクラッチ板と、を供えている。ここで、クラッチ板420、430は、出力軸700と連結されており、両端矢印の方向にストロークすることができる。クラッチ板420がストロークすることにより、2速ギヤ520又は4速ギヤ540と、出力軸700とが接続される。これにより、2速ギヤ520又は4速ギヤ540を介して、モータMG1の出力が出力軸700に出力される。クラッチ板430がストロークすることにより、1速ギヤ510又は3速ギヤ530と、出力軸700とが接続される。これにより、1速ギヤ510又は3速ギヤ530を介して、モータMG2の出力が出力軸700に出力される。クラッチC4、C5を制御することにより、固定変速比モードにおける変速が行われ、その際には、切り替えの対象となるクラッチ板間の回転数同期制御が行われる。従って、クラッチC4、C5も、図1で述べたクラッチ15に対応する。
In the hybrid vehicle drive device shown in FIG. 4, the
次に、本発明のハイブリッド車両の駆動装置の構成について、図5を用いて具体的に説明する。図5は、電流制御回路22の構成を示すブロック図である。
Next, the configuration of the hybrid vehicle drive device of the present invention will be specifically described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the
図5に示すように、電流制御回路22は、歯位置演算器30、31と、減算器32と、を備えている。歯位置演算器30は、エンコーダ20により検出されたモータMG1の回転位置から、モータMG1と接続されたクラッチ板12のドグ歯26の歯位置(以下、単に「モータMG1のドグ歯26」と称す)を演算する。歯位置演算器31は、エンコーダ18により検出されたモータMG2の回転位置から、モータMG2と接続されたクラッチ板16のドグ歯26の歯位置(以下、単に「モータMG2のドグ歯26」と称す)を演算する。減算器32は、歯位置演算器30により演算されたモータMG1のドグ歯26の歯位置と、歯位置演算器31により演算されたモータMG2のドグ歯26の歯位置と、の位置誤差Δθpを演算する。
As shown in FIG. 5, the
また、電流制御回路22は、速度演算器36、38と、減算器40と、を備えている。速度演算器36は、エンコーダ18により検出されたモータMG2の回転位置から、モータMG2の回転角速度を演算する。速度演算器38は、エンコーダ20に検出されたモータMG1の回転位置から、モータMG1の回転角速度を演算する。従って、エンコーダ18及び速度演算器36は、モータMG2の回転数センサとして機能し、本発明における回転数検出手段として機能する。また、エンコーダ20及び速度演算器38は、モータMG1の回転数センサとして機能する。減算器40は、速度演算器36により演算されたモータMG2の回転角速度と、速度演算器38により演算されたモータMG1の回転角速度と、の速度誤差Δωを演算する。
The
演算器32には、P制御器34が接続されている。P制御器34は、位置制御器であり、上記位置誤差Δθpに所定の伝達関数Kpを乗算する。P制御器34には、減算器35が接続されている。減算器35は、P制御器34により演算された値(伝達関数Kp×位置誤差Δθp)から、速度誤差Δωを減算する。減算器35には、PI制御器42が接続されている。PI制御器42は、減算器35により演算された値Werr(=Kp×Δθp−Δω)からトルク指令値を演算する。
また、電流制御回路22は、図示しない外乱オブザーバを備えている。外乱オブザーバは、速度演算器38により演算されたモータMG1の回転角速度と、トルク指令値と、から、モータMG1にかかる外乱トルクを演算する。外乱オブザーバにより演算された外乱トルクは、PI制御器42により演算されたトルク指令値に加算される。
The
電流制御回路22は、スイッチ45を備えている。スイッチ45は、コントローラ24からの制御信号に基づいて、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを切り替える。図5では、コントローラ24からスイッチ45への制御信号の流れを破線矢印で示している。スイッチ45は、モータMG1と接続されている。具体的には、スイッチ45は、モータMG1の電流制御器(PWM)と接続されている。スイッチ45は、コントローラ24からの制御信号に基づいて、フィードフォワード制御の際には、コントローラ24からのトルク指令値、即ち、所定トルクの値がモータMG1の電流制御器に出力されるように切り替え、フィードバック制御の際は、PI制御器42からのトルク指令値に外乱トルクの値が加えられた値がモータMG1の電流制御器に出力されるように切り替える。
The
図6は、フィードフォワード制御からフィードバック制御に切り替える際の時間とモータMG1の回転数との関係を示す図である。コントローラ24は、フィードフォワード制御を行う際、モータMG1とコントローラ24とが接続されるようにスイッチ45を制御する。そして、コントローラ24は、モータMG1の回転数が、モータMG2の回転数となるように制御する。具体的には、図6の回転数制御区間T1に示すように、モータMG1を所定トルクで加速(あるいは減速)するフィードフォワード制御を行う。ここで、コントローラ24は、モータMG1、MG2の回転数に基づいて、モータMG1に出力する所定トルクを決定する。例えば、コントローラ24は、モータMG1の回転数とモータMG2の回転数との間の回転数差が比較的大きい場合には、モータMG1の許容最大トルクで、モータMG1を加速(あるいは減速)する。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the time when switching from feedforward control to feedback control and the rotation speed of motor MG1. When performing the feedforward control, the controller 24 controls the
コントローラ24は、フィードフォワード制御しているときに、モータMG1の回転状態がフィードバック制御可能な回転状態となったと判定した場合には、モータMG1とPI制御器42とが接続されるようにスイッチ45を制御する。これにより、PI制御器42からのトルク指令値に外乱トルクの値が加えられた値がモータMG1の電流制御器に出力される。そして、コントローラ24は、例えば特許文献1に示したようなフィードバック制御モデルを用いてフィードバック制御による位置制御を行う。図6における位置制御区間T2が、フィードバック制御が行われる区間を示している。
When the controller 24 determines that the rotation state of the motor MG1 is in a rotation state in which feedback control is possible during the feedforward control, the
ここで、フィードフォワード制御が行われる際において、モータMG2の回転数が変化した場合には、モータMG1の回転数をモータMG2の回転数に追従させることが難しくなる。 Here, when feedforward control is performed, if the rotational speed of the motor MG2 changes, it is difficult to make the rotational speed of the motor MG1 follow the rotational speed of the motor MG2.
図7は、モータMG1、MG2、エンジンについての固定変速比モードにおける共線図を示している。図7(a)は、モータMG2の回転数が変化する前における、モータMG1、MG2、エンジンの共線図を示し、図7(b)は、モータMG2の回転数が変化した後における、モータMG1、MG2、エンジンの共線図を示している。図7(a)、(b)において、モータMG1のトルクをTg、エンジントルクをTe、モータMG2のトルクをTmとして示している。 FIG. 7 shows an alignment chart in the fixed gear ratio mode for the motors MG1 and MG2 and the engine. FIG. 7A shows an alignment chart of the motors MG1, MG2, and the engine before the rotation speed of the motor MG2 changes, and FIG. 7B shows the motor after the rotation speed of the motor MG2 changes. The alignment chart of MG1, MG2, and the engine is shown. In FIGS. 7A and 7B, the torque of the motor MG1 is shown as Tg, the engine torque as Te, and the torque of the motor MG2 as Tm.
図7(a)において、トルクTgは、フィードフォワード制御時において、モータMG1の回転数が、目標回転数として、モータMG2のトルク変化前の回転数となるようにコントローラ24によって設定されたトルクである。ここで、図7(b)に示すように、モータMG2のトルクTmが変化することにより、モータMG2の回転数が変化した場合には、目標回転数は、モータMG2のトルク変化後の回転数となる。従って、この場合において、モータMG1のトルクをトルクTgのままにしておくと、定常偏差が残ってしまい、モータMG1の回転数をモータMG2の変化後の回転数に合わせることができなくなる。ここで、この定常偏差を解消するために積分制御を行うことも考えられるが、あらゆる状況で最適な積分ゲインを設定するのは困難である。例えば、積分ゲインを、定常偏差を早期に収束させるために比較的大きく設定すると、オーバーシュートなどの問題が生じることがある。 In FIG. 7A, the torque Tg is a torque set by the controller 24 so that the rotation speed of the motor MG1 becomes the rotation speed before the torque change of the motor MG2 as the target rotation speed during the feedforward control. is there. Here, as shown in FIG. 7B, when the rotational speed of the motor MG2 changes due to the change in the torque Tm of the motor MG2, the target rotational speed is the rotational speed after the torque change of the motor MG2. It becomes. Therefore, in this case, if the torque of the motor MG1 is left as the torque Tg, a steady deviation remains, and the rotational speed of the motor MG1 cannot be matched with the rotational speed after the change of the motor MG2. Here, it is conceivable to perform integral control in order to eliminate this steady deviation, but it is difficult to set an optimum integral gain in every situation. For example, if the integral gain is set relatively large in order to converge the steady deviation early, problems such as overshoot may occur.
そこで、本実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置では、図5に示すように、微分器51と、フィードフォワード項算出器52と、加算器53と、を備える。微分器51は、モータMG2の回転数に基づいて、モータMG2の回転数の微分値を求める。正確に言うと、微分器51は、速度演算器36により算出されたモータMG2の回転角速度に基づいて、モータMG2の回転角速度の微分値、即ち、モータMG2の回転角加速度を求める。フィードフォワード項算出器52は、モータMG2の回転数の微分値、正確には微分器51により算出されたモータMG2の回転角速度の微分値と、モータMG1に接続されたクラッチ板12の慣性モーメントと、に基づいて、コントローラ24からのトルク指令値、即ち、所定トルクの値に加算されるフィードフォワード項トルクの値を算出する。具体的には、フィードフォワード項トルクTfmg1は、以下の式で算出される。
Therefore, the hybrid vehicle drive device according to the present embodiment includes a
以上のことから分かるように、微分器51は、本発明における微分値算出手段として機能し、フィードフォワード項算出器52は、本発明におけるフィードフォワード項トルク算出手段として機能し、加算器53は、本発明における加算手段として機能する。
As can be seen from the above, the
なお、微分器51は、モータMG2の回転数センサが故障して、例えば、エンコーダ18や速度演算器36等が故障して、モータMG2の回転角速度を得ることができない場合であっても、モータMG2の回転角速度の微分値を推定することが可能である。具体的には、コントローラ24は、車両の出力トルクと、車両重量と、に基づいて、以下の式(2)を用いて、モータMG2の回転角速度の微分値の推定値ωmg2dot2を求めることができる。
It should be noted that the
このようにすることで、モータMG2の回転数センサが故障した場合であっても、モータMG2の回転角速度の微分値を推定することができ、フィードフォワード項算出器52は、フィードフォワード項を算出することができる。
By doing so, even if the rotational speed sensor of the motor MG2 fails, the differential value of the rotational angular velocity of the motor MG2 can be estimated, and the
図8は、モータMG2の回転角速度の微分値を求める制御処理を示すフローチャートである。図8を用いて、モータMG2の回転角速度の微分値を求める制御処理について説明する。 FIG. 8 is a flowchart showing a control process for obtaining a differential value of the rotational angular velocity of the motor MG2. A control process for obtaining a differential value of the rotational angular velocity of the motor MG2 will be described with reference to FIG.
ステップS101において、微分器51は、モータMG2の回転数センサが正常に機能しているか否か、具体的には、エンコーダ18や速度演算器36が正常に機能しているか否かについて判定する。例えば、コントローラ24が、モータMG2への指令トルクや車両の速度センサ等に基づいて、エンコーダ18や速度演算器36が正常に機能しているか否かについて判定し、その結果を、微分器51が受け取ることにより、微分器51は、モータMG2の回転数センサが正常に機能しているか否か、を判定することができる。
In step S101, the
ステップS101において、微分器51は、モータMG2の回転数センサが正常に機能していないと判定した場合には(ステップS101:No)、上記の式(2)を用いて求められた推定値ωmg2dot2を、モータMG2の回転角速度の微分値ωmg2dotとして求めた後(ステップS102)、ステップS104の処理へ進む。このように、本実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置では、回転数センサが故障した場合であっても、モータMG2の回転角速度の微分値を推定することができる。
When the
ステップS101において、微分器51は、モータMG2の回転数センサが正常に機能していると判定した場合には(ステップS101:Yes)、ステップS103の処理へ進む。ステップS103において、微分器51は、速度演算器36により算出されたモータMG2の回転角速度ωmg2から、前回の処理で求められたモータMG2の回転角速度ωmg2oldを減算することで、モータMG2の回転角速度の差分ωmg2−ωmg2oldを求め、差分ωmg2−ωmg2oldを、前回の制御処理が行われたときからの経過時間である制御ステップ時間Tstepで割ることにより、モータMG2の回転角速度の微分値ωmg2dotを求める。その後、処理はステップS104へ進む。回転数センサが正常に機能している場合には、このようにすることで、モータMG2の回転角速度の微分値を求めることができる。
In step S101, if the
ステップS104において、微分器51は、速度演算器36により算出されたモータMG2の回転角速度ωmg2を回転角速度ωmg2oldとして保存する。微分器51は、モータMG2の回転数センサが正常に機能していないと判定した場合には、上記の式(2)で求められた推定値ωmg2dot2を制御ステップ時間Tstepで積分し、これにより求められた値を回転角速度ωmg2oldとして保存する。この後、本制御処理を終了する。
In step S104, the
以上述べたことから分かるように、本実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置では、速度演算器36により算出されたモータMG2の回転角速度に基づいて、モータMG2の回転角速度の微分値を求める微分器51と、微分器51により算出されたモータMG2の回転角速度の微分値、及び、モータMG1に接続されたクラッチ板12の慣性モーメントに基づいて、フィードフォワード項トルクの値を算出するフィードフォワード項算出器52と、コントローラ24からのトルク指令値に対し、フィードフォワード項算出器52によって算出されたフィードフォワード項トルクを加算して、モータMG1の電流制御器に出力する加算器53と、を備える。このようにすることで、フィードフォワード制御時において、モータMG2の回転数が変化した場合であっても、定常偏差を解消して、モータMG1の回転数をモータMG2の回転数に追従させることができる。
As can be seen from the above description, in the hybrid vehicle drive device according to the present embodiment, a differentiator that obtains a differential value of the rotational angular velocity of the motor MG2 based on the rotational angular velocity of the motor MG2 calculated by the
なお、上述の実施形態では、クラッチ15はドグクラッチであるとしているが、本発明を適用可能なクラッチとしては、これに限られるものではないのは言うまでもない。例えば、クラッチ15は、多板クラッチなどの他の形状のクラッチを用いることも可能である。また、上述の実施形態では、モータMG1の回転数をモータMG2の回転数に追従させる例について示したが、逆に、モータMG2の回転数をモータMG1の回転数に追従させる場合についても、本発明を適用可能であるのはいうまでもない。さらに、上述の実施形態では、回転数同期制御と位置同期制御の両方が行われるとしているが、これに限られるものではなく、回転数同期制御のみが行われる場合であっても、本発明を適用可能であるのはいうまでもない。 In the above-described embodiment, the clutch 15 is a dog clutch, but it goes without saying that the clutch to which the present invention is applicable is not limited to this. For example, the clutch 15 may be a clutch having another shape such as a multi-plate clutch. In the above-described embodiment, the example in which the rotational speed of the motor MG1 is made to follow the rotational speed of the motor MG2 has been shown. However, conversely, the present invention can be applied to the case where the rotational speed of the motor MG2 is made to follow the rotational speed of the motor MG1. It goes without saying that the invention is applicable. Furthermore, in the above-described embodiment, both the rotation speed synchronization control and the position synchronization control are performed. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied even when only the rotation speed synchronization control is performed. Needless to say, it is applicable.
MG1、MG2 モータ
15 クラッチ
24 コントローラ
22 電流制御回路
18、20 エンコーダ
36、38 速度演算器
51 微分器
52 フィードフォワード項算出器
53 加算器
MG1,
Claims (2)
前記回転数検出手段により求められた前記第2の回転体の回転数に基づいて、前記第2の回転体の回転数の微分値を求める微分値算出手段と、
前記微分値算出手段により求められた前記第2の回転体の回転数の微分値と、前記第1の回転体の慣性モーメントとに基づいて、前記所定トルクに加算されるフィードフォワード項トルクの値を求めるフィードフォワード項トルク算出手段と、
前記フィードフォワード項トルク算出手段により求められた前記フィードフォワード項トルクを、前記所定トルクに加算する加算手段と、を備えることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。 The present invention is applied to a hybrid vehicle having a first rotating body whose rotation is controlled by a motor and a second rotating body engaged with the first rotating body, and detects the number of rotations of the second rotating body. In the rotation speed detection means and the fixed gear ratio mode, feed-forward is performed by generating a predetermined torque in the first rotating body so that the rotation speed of the first rotating body becomes the rotation speed of the second rotating body. A drive unit for a hybrid vehicle having control means for performing control,
Differential value calculating means for obtaining a differential value of the rotational speed of the second rotating body based on the rotational speed of the second rotating body determined by the rotational speed detecting means;
A value of the feedforward term torque to be added to the predetermined torque based on the differential value of the rotational speed of the second rotating body obtained by the differential value calculating means and the inertia moment of the first rotating body. Feedforward term torque calculating means for obtaining
A hybrid vehicle drive device comprising: addition means for adding the feedforward term torque obtained by the feedforward term torque calculation means to the predetermined torque.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007322150A JP2009143361A (en) | 2007-12-13 | 2007-12-13 | Drive device for hybrid vehicle |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2014209843A (en) * | 2014-06-11 | 2014-11-06 | Ntn株式会社 | Electric vehicle |
| US9114711B2 (en) | 2011-03-07 | 2015-08-25 | Ntn Corporation | Electric vehicle |
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| JP2020536796A (en) * | 2017-10-09 | 2020-12-17 | ルノー エス.ア.エス.Renault S.A.S. | How to control an electric hybrid power unit |
-
2007
- 2007-12-13 JP JP2007322150A patent/JP2009143361A/en active Pending
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